CN113909804A - 压力钢管加劲环制作施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了压力钢管加劲环制作施工方法，包括：1)取压力钢管，采用直条形式沿压力钢管的纵轴方向、利用数控切割机切割形成加劲环直条，每条加劲环长度可根据管径展开需求后进行分瓣；2)采用成型机对加劲环直条进行卷制，使加劲环弧度成型于卷制工序。本发明极大降低了钢板的损耗率，减少了拼接焊缝数量，节省了大量施工成本。

Description

压力钢管加劲环制作施工方法

技术领域

本发明属于压力钢管等钢结构制作技术领域，涉及一种压力钢管加劲环制作施工方法。

背景技术

压力钢管在国内外的水电站开发建设中，是输水建筑物的重要组成部分，主要由压力钢管主管配合加劲环的形式出现。压力钢管具有较高的强度和密封性，可以有效的承担内水压力，在不增加主管壁厚的情况下，适当在管外增加加劲环，加劲环作为焊接在钢管外壁的环状加强结构。可以有效提高压力钢管抗外压稳定能力，经济性高。

随着压力钢管的广泛应用，其制作安装工程量也越来越大，传统模式下，依靠火焰切割加劲环的施工方法进行生产制作，无法适应当前高成本、短工期的施工现状，因此如何高效的进行压力钢管制作安装，是各施工单位一直在探讨研究的课题。并且，该环节施工依然不能摆脱钢板损耗率大、高成本，严重影响工期和经济效益。

如图1所示，加劲环施工采用常规工艺流程，按照钢管外弧度放样下料，分块切割，通常大管径压力钢管分成6～12瓣，采用钢管轴线垂直姿态拼装，拼装完成后加劲环由于分瓣数量较多，造成对接焊缝增加，此种方法对于大管径压力钢管，加劲环分瓣过多，会导致下料慢，拼装工序复杂，焊接量大，且每张钢板损耗率较高。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了解决现有的施工方法不足，本发明提供一种压力钢管加劲环施工方法，此方法可代替传统的火焰切割加劲环施工方法，利用数控切割机进行直条形式切割下料、采用成型机进行卷制的施工方法，该施工方法可极大降低钢板损耗率，减少拼接焊缝数量，节约施工成本。

为此，本发明提供的技术方案为：

压力钢管加劲环制作施工方法，包括如下步骤：

1)取压力钢管，采用直条形式沿所述压力钢管的纵轴方向、利用数控切割机切割形成加劲环直条，每条加劲环长度可根据管径展开需求后进行分瓣；

2)采用成型机对所述加劲环直条进行卷制，使加劲环弧度成型于卷制工序。

优选的是，所述的压力钢管加劲环制作施工方法中，步骤1)中，每条所述加劲环直条长度为需要的加劲环总长度的1/2，2瓣加劲环直条拼装为一加劲环。

优选的是，所述的压力钢管加劲环制作施工方法中，还包括如下步骤：

将2条所述加劲环直条拼装为加劲环。

优选的是，所述的压力钢管加劲环制作施工方法中，还包括：

提供一焊接辅助槽，所述焊接辅助槽的内壁上沿其周向开设有放置槽，用于容纳加劲环直条，所述焊接辅助槽呈半圆形，且其弧长短于所述加劲环直条的弧长，所述焊接辅助槽的两端沿其径向向外延伸有固定架，两个所述焊接辅助槽和固定两个所述固定架的螺栓将其连接为一封闭的圆环形，其中，所述固定架与加劲环对接焊缝之间具有一定空隙，所述一定空隙为允许焊接装置进行焊接操作的空间。

优选的是，所述的压力钢管加劲环制作施工方法中，步骤1)中，采用的所述压力钢板按照加劲环展开长度定尺采购，且结合计算切割补偿和预弯量。

优选的是，所述的压力钢管加劲环制作施工方法中，进行步骤2)的卷制前，考虑卷制过程中是否对加劲环母材力学性能产生影响，在施工前根据管径的曲率半径进行工艺试验，进行力学性能以及金相试样，由试验结果确定工艺可行性。

优选的是，所述的压力钢管加劲环制作施工方法中，步骤1)中，在加劲环直条下料过程中，在预形成的加劲环直条两端部直接切割出端部存在直边量所需的长度，即下料具备弧度的端部长度Lo≥500mm，切割弧线弧度由钢管曲率半径决定。

优选的是，所述的压力钢管加劲环制作施工方法中，所述数控切割机采用数控旋转三割炬切割机。

优选的是，所述的压力钢管加劲环制作施工方法中，还包括如下步骤：

在加劲环直条的两侧分别打孔形成固定孔，卷制后，固定孔位于所述加劲环的两端；

加劲环拼装时，在相邻的两道加劲环之间设置加强筋，所述加强筋的两端固定在相邻的两道加劲环的各自一端的固定孔内。

本发明至少包括以下有益效果：

1.本发明自动化水平高、效率高，充分利用自动化、智能化设备进行施工，可以大幅度较少人工投入，降低劳动强度和生产成本，提高压力钢管制作质量和生产效率。

2.本发明适用范围广，可适用于各种管径压力钢管不同位置的加劲环制作。

3.本发明拓展性强，施工方法不仅适用于压力钢管加劲环制作，还可适用于压力钢管止推环、阻水环、法兰等金属结构环形件的施工。

4.本发明极大降低了钢板的损耗率，减少了拼接焊缝数量，节省了大量施工成本。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为压力钢管加劲环制作施工方法改进前结构示意图，其中A为压力钢管加劲环分瓣拼装示意图，B为压力钢管加劲环排料示意图。

图2为本发明其中一种技术方案中的压力钢管加劲环制作施工方法改进后结构示意图，其中A为压力钢管加劲环分瓣拼装示意图，B为压力钢管加劲环排料示意图。

图3为本发明其中一种技术方案中的加劲环排料示意图。

图4为本发明其中一种技术方案中的加劲环直条卷制原理图。

图5为本发明其中一种技术方案中的焊接辅助槽的结构示意图，其中A为焊接辅助槽的立面结构示意图，B为焊接辅助槽的使用状态结构示意图。

图6为本发明其中一种技术方案中的加劲环力学性能试验结果图。

图7为本发明其中一种技术方案中的加劲环金相试验结果图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

本发明提供一种压力钢管加劲环制作施工方法，包括如下步骤：

1)取压力钢管1(该压力钢管1与加劲环将要焊接到的压力钢管1的材质完全相同，便于其焊接到压力钢管1外起到抗压及稳定性等作用，和其焊接到的压力钢管1材质保持一致)，采用直条形式沿所述压力钢管1的纵轴方向、利用数控切割机切割形成加劲环直条，每条加劲环长度可根据管径展开需求后进行分瓣；

2)采用成型机对所述加劲环直条进行卷制，使加劲环弧度成型于卷制工序。

本发明利用数控切割机进行直条形式切割下料，采用成型机进行卷制的施工方法，该施工方法可极大降低钢板损耗率，减少拼接焊缝数量，节约施工成本。

在本发明的其中一种技术方案中，作为优选，所述的压力钢管1加劲环制作施工方法中，步骤1)中，每条所述加劲环直条长度为需要的加劲环总长度的1/2，拼装时分成2瓣。如图1中，在压力钢管1管壁外焊接加劲环分瓣，加劲环分瓣数量为8瓣，由于分瓣数量过多，造成加劲环对接焊缝2增加，焊接量增大。图2中采用本发明的卷制后的加劲环直条，加劲环分瓣数量为2瓣，在压力钢管1管壁外形成加劲环对接焊缝数量2个，此种分瓣方法极大降低了钢板损耗率，减少了对接焊缝数量，焊接量明显减少。

在本发明的其中一种技术方案中，作为优选，步骤1)中，每条所述加劲环直条长度为需要的加劲环总长度的1/2，2瓣加劲环直条拼装为一加劲环。

在本发明的其中一种技术方案中，作为优选，还包括如下步骤：

将2条所述加劲环直条拼装为加劲环。

在本发明的其中一种技术方案中，作为优选，还包括：

提供一焊接辅助槽3，所述焊接辅助槽3的内壁上沿其周向开设有放置槽4，用于容纳加劲环直条，所述焊接辅助槽3呈半圆形，且其弧长短于所述加劲环直条的弧长，所述焊接辅助槽3的两端沿其径向向外延伸有固定架5，两个所述焊接辅助槽3和固定两个所述固定架5的螺栓6将其连接为一封闭的圆环形，其中，所述固定架5与加劲环对接焊缝2之间具有一定空隙，所述一定空隙为允许焊接装置进行焊接操作的空间。

在本发明的其中一种技术方案中，作为优选，步骤1)中，采用的所述压力钢板按照加劲环展开长度定尺采购，且结合计算切割补偿和预弯量。确保得到合适长度的加劲环直条。

在本发明的其中一种技术方案中，作为优选，进行步骤2)的卷制前，考虑卷制过程中是否对加劲环母材力学性能产生影响，在施工前根据管径的曲率半径进行工艺试验，进行力学性能以及金相试样，由试验结果确定工艺可行性。

在本发明的其中一种技术方案中，作为优选，步骤1)中，在加劲环直条下料过程中，在预形成的加劲环直条两端部直接切割出端部存在直边量所需的长度，即下料具备弧度的端部长度Lo≥500mm，切割弧线弧度由钢管曲率半径决定。

在本发明的其中一种技术方案中，作为优选，所述数控切割机采用数控旋转三割炬切割机。切割更加快速准确。

在本发明的其中一种技术方案中，作为优选，还包括如下步骤：

在加劲环直条的两侧分别打孔形成固定孔，卷制后，固定孔位于所述加劲环的两端；

加劲环拼装时，在相邻的两道加劲环之间设置加强筋，所述加强筋的两端固定在相邻的两道加劲环的各自一端的固定孔内。进一步增强压力钢管1的抗外压稳定性能，且成本降低。

在本发明的其中一种技术方案中，作为优选，加强筋的两端可形成近似圆形的膨大部，固定孔与膨大部配合设置，且其沿加劲环的边缘留有一孔允许加强筋的直径小的部分通过，通过焊接将加强筋焊接于加劲环的固定孔内，增强压力钢管在纵轴向上的抗压力。

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，现提供如下的实施例进行说明：

压力钢管加劲环制作施工方法，包括如下步骤：

1)取压力钢管1，采用直条形式沿所述压力钢管1的纵轴方向、利用数控旋转三割炬切割机切割形成加劲环直条，每条加劲环长度可根据管径展开需求后进行分瓣，在加劲环直条下料过程中，在预形成的加劲环直条两端部直接切割出端部存在直边量所需的长度，即下料具备弧度的端部长度Lo≥500mm，切割弧线弧度由钢管曲率半径决定。每条所述加劲环直条长度为需要的加劲环总长度的1/2，拼装时分成2瓣；采用的所述压力钢板1按照加劲环展开长度定尺采购，且结合计算切割补偿和预弯量。

2)采用成型机对所述加劲环直条进行卷制，使加劲环弧度成型于卷制工序。进行步骤2)的卷制前，考虑卷制过程中是否对加劲环母材力学性能产生影响，在施工前根据管径的曲率半径进行工艺试验，进行力学性能以及金相试样，由试验结果确定工艺可行性。

3)将2条所述加劲环直条拼装为加劲环。如图5所示，提供一焊接辅助槽，所述焊接辅助槽3的内壁上沿其周向开设有放置槽4，用于容纳加劲环直条，所述焊接辅助槽3呈半圆形，且其弧长短于所述加劲环直条的弧长，所述焊接辅助槽3的两端沿其径向向外延伸有固定架5，两个所述焊接辅助槽3和固定两个所述固定架5的螺栓6将其连接为一封闭的圆环形，其中，所述固定架5与加劲环对接焊缝2之间具有一定空隙，所述一定空隙为允许焊接装置进行焊接操作的空间。加劲环直条于焊接辅助槽3的放置槽4中的位置可根据需要的间距放置，这样，当将焊接辅助槽通过螺栓6固定在压力钢管外时，可快速提高焊接效率，提升加劲环的稳固性。

如图2、图3、图4所示，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

(1)首先加劲环下料采用数控切割机完成，但不是传统按照外弧度放样下料。而是采用直条形式利用数控旋转三割炬数控切割机形成加劲环直条，每条加劲环长度可根据管径展开后进行分瓣，分瓣后钢板按照加劲环展开长度定尺采购，分瓣时考虑切割补偿和预弯量。

(2)加劲环直条形式下料后，采用成型机进行卷制，使加劲环弧度成型于卷制工序。

(3)根据加劲环的曲率半径，在卷制前考虑卷制过程中是否对加劲环母材力学性能产生影响，在施工前需进行工艺试验，根据工艺试验结果确定工艺可行性。

具体实施过程如下：

(1)首先加劲环下料采用数控切割机完成，但不是传统按照外弧度放样下料。而是采用直条形式利用数控旋转三割炬数控切割机6枪头3遍切割形成加劲环直条，每条加劲环长度为加劲环总长度1/2，即拼装时分成2瓣。钢板按照加劲环展开长度定尺采购，考虑切割补偿和预弯量。如图3所示.

(2)加劲环直条形式下料后，采用成型机进行卷制，使加劲环弧度成型于卷制工序。考虑成型机对加劲环卷制时，端部存在直边量，直边长度约L＝500mm。因此在加劲环下料过程中，在加劲环两端部直接切割出所需弧度，即下料具备弧度的端部长度Lo≥500mm即可，切割弧线弧度由钢管曲率半径决定。如图4所示。

(3)卷制前考虑卷制过程中是否对加劲环母材力学性能产生影响，在施工前根据管径的曲率半径进行工艺试验，进行力学性能以及金相试样，由试验结果确定工艺可行性。

经本发明上述方法制作的加劲环送至机械工业造型材料重要铸件产品质量监督检测中心进行检测，机检基[2017]16号，获得的力学性能检测报告如如下表及图6、图7所示：

力学性能检测报告

这里说明的模块数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的压力钢管加劲环的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.压力钢管加劲环制作施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)取压力钢管，采用直条形式沿所述压力钢管的纵轴方向、利用数控切割机切割形成加劲环直条，每条加劲环长度可根据管径展开需求后进行分瓣；

2)采用成型机对所述加劲环直条进行卷制，使加劲环弧度成型于卷制工序。

2.如权利要求1所述的压力钢管加劲环制作施工方法，其特征在于，步骤1)中，每条所述加劲环直条长度为需要的加劲环总长度的1/2，2瓣加劲环直条拼装为一加劲环。

3.如权利要求2所述的压力钢管加劲环制作施工方法，其特征在于，还包括如下步骤：

将2条所述加劲环直条拼装为加劲环。

4.如权利要求3所述的压力钢管加劲环制作施工方法，其特征在于，还包括：

提供一焊接辅助槽，所述焊接辅助槽的内壁上沿其周向开设有放置槽，用于容纳加劲环直条，所述焊接辅助槽呈半圆形，且其弧长短于所述加劲环直条的弧长，所述焊接辅助槽的两端沿其径向向外延伸有固定架，两个所述焊接辅助槽和固定两个所述固定架的螺栓将其连接为一封闭的圆环形，其中，所述固定架与加劲环对接焊缝之间具有一定空隙，所述一定空隙为允许焊接装置进行焊接操作的空间。

5.如权利要求1所述的压力钢管加劲环制作施工方法，其特征在于，步骤1)中，采用的所述压力钢板按照加劲环展开长度定尺采购，且结合计算切割补偿和预弯量。

6.如权利要求1所述的压力钢管加劲环制作施工方法，其特征在于，进行步骤2)的卷制前，考虑卷制过程中是否对加劲环母材力学性能产生影响，在施工前根据管径的曲率半径进行工艺试验，进行力学性能以及金相试样，由试验结果确定工艺可行性。

7.如权利要求1所述的压力钢管加劲环制作施工方法，其特征在于，步骤1)中，在加劲环直条下料过程中，在预形成的加劲环直条两端部直接切割出端部存在直边量所需的长度，即下料具备弧度的端部长度Lo≥500mm，切割弧线弧度由钢管曲率半径决定。

8.如权利要求1所述的压力钢管加劲环制作施工方法，其特征在于，还包括如下步骤：

在加劲环直条的两侧分别打孔形成固定孔，卷制后，固定孔位于所述加劲环的两端；

加劲环拼装时，在相邻的两道加劲环之间设置加强筋，所述加强筋的两端固定在相邻的两道加劲环的各自一端的固定孔内。

9.如权利要求1所述的压力钢管加劲环制作施工方法，其特征在于，所述数控切割机采用数控旋转三割炬切割机。

Images